У галузі освітлення ми постійно шукаємо найбільш ефективні рішення. Світлодіоди надзвичайно успішні. Їх яскравість справді дуже задовільна, і ціни вже нікого не злякають. Однак ми повинні знати, як їх налаштувати, щоб найкращим чином відображати наші очікування.
Вуличне освітлення, автомобільні фари, підсвічування світлодіодної панелі або освітлення архітектурних об’єктів - лише деякі з можливостей використання світлодіодів високої яскравості. Ключовим критерієм є їх довговічність. Немає сумнівів, що збільшення потужності та яскравості світлодіодів та зниження їх цін відображається на дедалі частіших споживчих та промислових застосуваннях.
Контроль яскравості та кольору
Джерело постійного струму найчастіше використовується для точного контролю яскравості та кольору світлодіодного освітлення. Регулює струм, що подається на світлодіоди, незалежно від зовнішніх факторів, таких як різниця напруги в прямому напрямку (Uf) окремих діодів, коливання напруги живлення тощо. Світлодіоди живляться струмом із вибраним значенням незалежно від умов експлуатації.
Як працює одностороннє джерело?
Одностороннє джерело забезпечує універсальний блок живлення для ряду освітлювальних приладів із використанням світлодіодів. Вбудований зворотний зв'язок контролює струм потоку в даному діоді або діодному гілці та регулює вихідний струм, щоб забезпечити бажаний рівень. Вихід подає окремі діоди або послідовності світлодіодних модулів, з'єднаних паралельно або послідовно, подаючи необхідний струм на кожну гілку.
Використовуючи одне і те ж джерело живлення постійного струму, пряму напругу можна встановити для напруги від 3 до 3,5 В. Для надзвичайно яскравих світлодіодів. Поточний вхід буде підтримуватися незалежно від прямої напруги діода.
Застосування світлодіодних світильників зазвичай використовує багато світлодіодів від 1 Вт до 3 Вт, які працюють разом. Існує три варіанти живлення, основні переваги та недоліки яких ми представимо разом з описом у наступній частині цієї статті.
Незалежно від використовуваної схеми, найчастіше, коли виникає збій освітлення, між анодом і катодом виникає коротке замикання. "Переривання" може також статися, коли між анодом і катодом утворюється розімкнута ланцюг. Однак ці проблеми можна вирішити.
Параметри конфігурації
Існує два основних способи підключення декількох світлодіодів - послідовно або паралельно. Обидві архітектури мають свої переваги з точки зору функціональності, адаптації яскравості та відмовостійкості. Третій варіант - це гібридне рішення, яке також називають комбінованим, оскільки воно поєднує послідовне та паралельне з'єднання.
Як виглядає послідовне з'єднання?
При послідовному підключенні світлодіодів катод першого підключається до анода другого тощо. ця схема показана на фіг. 1.
Фіг. 1. Послідовне з'єднання
Головною перевагою послідовного з'єднання є максимальне регулювання освітленості, а це означає різниці в яскравості окремих світлодіодів не видно. Регулювання яскравості є результатом однакового значення струму, що протікає через кожен діод, і не залежить від коливань напруги окремих діодів у прямому напрямку. Загальна напруга в гілці є функцією кількості діодів у даній гілці та номінальної напруги кожного світлодіода (Uf) у прямому напрямку.
Наприклад: якщо дана гілка містить 20 світлодіодів з прямою напругою Uf = .3,5 В постійного струму, то загальна напруга гілки становить 70 В постійного струму. Кожен світлодіод живить окремий блок живлення постійного струму. У цій конфігурації всі діоди отримують струм однакового значення.
Переваги послідовного підключення
- проста конфігурація, що включає лише одну схему;
- відсутність диспропорції струму - всі світлодіоди даної гілки отримують струм з однаковим значенням;
- надійна система - немає необхідності використовувати струмові обмежувальні резистори;
- нормальна робота інших діодів у ситуації, коли один діод пошкоджений внаслідок короткого замикання, а напруга на інших падає на Uf нефункціонального світлодіода, зменшуючи споживання струму. Загальну яскравість лампи зменшує лише один світлодіод.
Недоліки послідовного з'єднання
- можлива дуже висока, що загрожує безпеці вихідна напруга у разі великої кількості світлодіодів;
- вся гілка згасає, якщо діод пошкоджений через обрив ланцюга. У цьому випадку можна паралельно підключити просту мостову схему, яка обходить цей пошкоджений діод у разі несправності та мінімізує наслідки обриву ланцюга.
Як розрахувати необхідні параметри для джерела світлодіодів?
Для розрахунку максимальної кількості світлодіодів, які можна безпечно підключити послідовно до джерела постійного струму, необхідно розділити максимальну вихідну напругу джерела на напругу кожного світлодіода в прямому напрямку.
Наприклад: if Output. макс. = 30 В постійного струму та Uf = 3,0 В, максимальна кількість світлодіодів буде 30/3 = 10. Тоді 10 світлодіодів можна послідовно підключити до такого джерела.
Для встановлення необхідного вихідного струму джерела необхідно ознайомитись з технічною специфікацією використовуваних світлодіодів і перевірити рекомендоване значення струму. Потім виберіть джерело світлодіода з однаковим оптимальним значенням струму.
Як виглядає паралельне з'єднання?
Прикладом може служити світильник з десятьма світлодіодами, в якому можна використовувати дві гілки з п’яти діодів, паралельно з’єднаних. Така конфігурація показана на фіг. 2.
Фіг. 2. Паралельне підключення
Паралельне підключення світлодіодних діодів дозволяє зменшити максимальну напругу в даній гілці та підвищити стійкість до несправностей. Загальна напруга в даній гілці нижча, ніж при послідовному підключенні, на коефіцієнт, рівний кількості паралельних гілок.
Коливання Uf окремих світлодіодів можуть спричинити значні диспропорції поточного значення в кожній з гілок, тому вони використовують резистори в кожній з гілок допомагає підтримувати поточний баланс. Поточне значення ділиться між окремими гілками залежно від того, наскільки обраний обмежувач струму резистор.
Переваги паралельного підключення
- для конфігурації потрібен лише один ресурс;
- відносно низька загальна вихідна напруга;
- Можливість рівномірного розподілу струму між гілками світлодіодів при правильному виборі значення опору.
Недоліки паралельного з'єднання
- вдосконалення поточного розподілу відбувається за рахунок його більшого споживання та меншої функціональності системи;
- всі діоди, які зазнають вищого рівня навантаження в ситуації, коли один діод у даній гілці виходить з ладу через коротке замикання - діодам доведеться обробляти більший струм, що, ймовірно, призведе до виходу з ладу інших в системі. Діоди в інших гілках будуть значно темнішими, оскільки загальна величина струму обмежена поточною потужністю джерела.
- вся гілка згасне, якщо діод розірветься через обрив ланцюга, а сила струму в інших гілках збільшиться залежно від їх кількості. У цьому випадку можна паралельно підключити просту схему перемички, щоб обійти пошкоджений діод, тим самим мінімізуючи наслідки обриву ланцюга.
Як розрахувати максимальну напругу джерела світлодіода?
Для визначення вихідного струму джерела освітлення постійного струму постійного струму необхідно помножити оптимальне значення струму для використовуваних світлодіодів на кількість гілок. Наприклад: якщо оптимальне значення струму для світлодіодів становить 350 мА, і ми маємо дві гілки діодів, поточне значення джерела світлодіодів має бути 350 х 2 = 700 мА.
У паралельній конфігурації загальна напруга в прямому напрямку Uf множиться на кількість світлодіодів у кожній гілці. Наприклад: якщо у нас є 2 гілки по 5 діодів і Uf становить 3,5 В, загальна напруга в прямому напрямку становить 5 х 3,5 = 17,5 В постійного струму.
Як виглядає комбіноване з'єднання?
У такій конфігурації світлодіоди розташовані в матричній схемі рядків і стовпців, як на фіг. 3.
Фіг. 3. Комбіноване з'єднання
Цей тип з'єднання представляє спроба усунути деякі проблеми, характерні для послідовного з'єднання, додавши більше з'єднань між світлодіодами.
Схема цього з'єднання схожа на з'єднання, що використовується при паралельному з'єднанні гілок, але з тією різницею, що ділянки взаємопов'язані. Перший світлодіод у кожній гілці підключений паралельно першим світлодіодам інших гілок. Кожен додатковий - з сусідніми світлодіодами.
Переваги комбінованого підключення
- для цієї конфігурації потрібно лише одне джерело, оскільки вихідна напруга порівняно низька порівняно з паралельним з'єднанням;
- як правило, він більш стійкий до відмов;
- більша ємність - зазвичай не потрібно використовувати струмові розщеплюючі резистори.
Недоліки комбінованого з'єднання
- у разі диспропорції струму додавання розщеплюючих струмів резисторів не так просто, як при паралельній конфігурації;
- нерівномірний розподіл струму спричинює нерівномірний розподіл світла та тепла;
- всі діоди в даному ряду вимкнуться, якщо один світлодіод пошкоджений через коротке замикання, інші загоряться нормально, але яскравість лампи нижче;
- підвищений ризик пошкодження інших діодів даної серії, якщо один з них пошкоджений через розімкнуту ланцюг, через те, що інші діоди даної серії піддаються дії більшого струму в такій ситуації. Інші ряди світлодіодів загоряться нормально. В такому разі просту мостову схему можна підключити паралельно дозволяючи обійти пошкоджений діод і тим самим мінімізувати наслідки переривання ланцюга світлодіодів.
Світлодіодні джерела живлення Aimtec